[发明专利]一种动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法

说明书

本发明公开一种动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法，针对城市污水处理过程中溶解氧难以有效控制并且实时控制消耗传输资源等问题，结合事件驱动机制和自适应PID控制，实现污水处理过程的有效控制；本发明包括事件驱动部分和PID参数自适应调整两部分。本方法利用误差的变化值设计事件触发机制，建立相应的事件驱动规则，并根据期望的性能指标实现PID参数的整定，从而克服时间驱动机制下控制量的连续性传输。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法，针对城市污水处理过程中溶解氧难以有效控制并且实时控制消耗传输资源等问题，结合事件驱动机制和自适应PID控制，实现污水处理过程的有效控制。

背景技术

污水处理是环保领域的一个重要研究方向，污水能否有效的处理不仅影响着居民日常的生活，更关系着地球的水质安全。然而我国污水处理厂的运行情况不容乐观，存在着电能消耗大、成本居高不下等不利情况。为了提高污水处理厂的经济效益，使用更加先进的智能控制方法对传统的控制方法进行改进成为了相关研究人员努力的方向。溶解氧浓度是衡量污水水质的重要指标，提高溶解氧浓度的控制精度以及控制系统的稳定性能够节能降耗、减小污水处理的成本。因此，本研究具有广阔的应用前景。

事件触发机制是对时间驱动机制的一种改进，相比于时间采样控制系统，事件触发采用非周期的控制方式。该机制通过系统状态或误差等变量来设置事件触发规则，仅在事件触发时对数据进行传输。通过动态的事件触发控制，在保证控制精度在一定范围内的同时可以减少不必要的控制传输行为，减轻传输系统的压力，提高系统的整体性能。

传统的PID控制方法虽然简单有效，但有着繁琐的参数调节过程。相比之下，在引入梯度下降算法后，动态事件驱动的自适应PID控制方法既可以弥补PID繁琐的参数调节过程，又能够在事件触发时进行动态的数据交互，弥补了PID固有的缺点，使系统拥有更加优秀的资源配置情况。

发明内容

基于动态事件驱动的自适应PID控制方法，主要包括事件驱动部分和PID参数自适应调整两部分。本方法利用误差的变化值设计事件触发机制，建立相应的事件驱动规则，并根据期望的性能指标实现PID参数的整定，从而克服时间驱动机制下控制量的连续性传输。

本发明采用了如下的基于动态事件驱动的城市污水处理PID控制方法，主要包括以下步骤：

1.自适应PID控制器

将t时刻的溶解氧浓度与期望的溶解氧浓度作差，得到溶解氧浓度的跟踪误差为：

e(t)＝r_in(t)-y_out(t)                                           (1)

其中，r_in(t)表示t时刻期望的溶解氧浓度，y_out(t)为t时刻溶解氧浓度的实际测量值，e(t)为t时刻溶解氧浓度的跟踪误差。

基于跟踪误差，增量式PID在t时刻的曝气量增量Δu(t)为：

Δu(t)＝K_ie(t)+K_p(e(t)-e(t-1))+K_d(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))        (2)

其中，e(t)、e(t-1)、e(t-2)分别为在t、t-1、t-2时刻的溶解氧浓度的跟踪值。因此，t时刻的曝气量u(t)定义为：

u(t)＝u(t-1)+Δu(t)                                           (3)

其中，u(t-1)为t-1时刻的曝气量。

2.控制增益K_p、K_i、K_d的调整